DE2811120C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung für eine Hörprothese, mit in die Schnecke des menschlichen Hörapparates implantierten Elektroden, einem Empfän­ gerimplantat und einem äußeren, indirekt durch die Haut induktiv an das Empfängerimplantat gekoppelten Sender.

Die mechanischen Schwingungen, die die Töne bil­ den, erregen, nachdem sie durch die Anordnung aus Trommelfell und Gehörknöchelchen auf die Flüssigkei­ ten des inneren Ohres übertragen wurden, die Haarzel­ len oder Hörzellen der Schnecke. Diese Haarzellen for­ men die mechanischen Schwingungen in elektrophysio­ logische Signale um, die sie auf die Dendriten der Fasern des Schneckennerves übertragen.

Wenn es sich um vollständig Taube handelt, deren Haarzellen unzureichend sind, sind die klassischen Hör­ apparate unwirksam, da diese lediglich mehr oder weni­ ger die in das Ohr gelieferte mechanische Energie erhö­ hen.

Die Arzte EYRIES und DJOURNO haben in dem Artikel der Zeitschrift "Presse Medicale" 35 1417 von 1957 die Möglichkeit aufgezeigt, den Schneckennerv di­ rekt durch einen elektrischen Strom zu reizen und auf diese Weise eine Geräuschempfindung auszulösen, die jedoch in diesem Stadium der Entwicklung konfus und für das Gehirn nicht verständlich war.

Im übrigen sind seither Apparate für Hörprothesen bekannt geworden, die in gewisser Weise das äußere Ohr und das defekte mittlere Ohr durch direkte Stimu­ lierung des Schneckennerves kurzschließen. Bei diesen Apparaten wird die Schallinformation in elektrische Si­ gnale umgeformt und durch Drähte auf Elektroden übertragen, die in die Schnecke implantiert sind. Diese Apparate haben viele Nachteile; unter anderem durch­ queren die Drähte, die mit den Elektroden verbunden sind, die Hautbarriere über ein Verbindungsstück aus Teflon, was von dem Patienten auf die Dauer nicht ver­ tragen wird.

Man kennt auch Apparate für Hörprothesen, in denen die elektrischen Impulse zur Stimulierung des Schnek­ kennerves von einem Empfänger geliefert werden, der unter der Haut eingepflanzt und durch Induktion mit einem äußeren Sender gekoppelt ist. Ein Apparat dieses Typs ist in der US-PS 34 49 768 beschrieben.

Der in der US-PS 34 49 768 beschriebene Apparat benutzt ein System aus n Elektroden, die in die Schnek­ ke eingepflanzt sind. Durch Lokalisierung bestimmt man für jede Elektrode eine von n aufeinanderfolgen­ den Gruppen aus Fasern des Schneckennerves. Die n Elektroden sind elektromagnetisch und jede für sich durch die Haut hindurch an n Ausgänge des Senders gekoppelt, der im wesentlichen ein Mikrofon, einen Ver­ stärker und ein Netz aus n Toren aufweist, die für ein Signal, das für die Schallinformation repräsentativ ist, sequentiell durchlässig gemacht werden. Der Schall wird durch das Mikrofon in ein analoges elektrisches Signal umgewandelt. Das elektrische Signal wird in ei­ nen Generator für die Herstellung eines neurologischen Potentials behandelt und verläßt diesen in Form von Ketten aus codierten Impulsen, von denen jede durch das analoge elektrische Signal unabhängig moduliert ist. Die Impulsketten können durch eine Amplituden- oder eine Frequenz-Modulation moduliert werden. Bei der bekannten Vorrichtung stimmt die Zahl der implantier­ ten Spulen mit der Zahl der Elektroden überein. Eine implantierte elektronische Einrichtung ist nicht vorge­ sehen. Die bekannte Anordnung wirkt sich in einer gruppenweisen Stimulierung der Fasern des Schnek­ kennerves aus und innerhalb einer Gruppe wird eine um so größere Zahl erfaßt, je größer die Amplitude des Schall-Informationssignales ist. Die Frequenz dieses Si­ gnales wird im Gehirn empfangen, ausgehend von der Rücklauffrequenz der Stimulierung einer gleichen An­ zahl von Fasern in diesen Gruppen. Der vorstehend kurz beschriebene Apparat erfordert n elektromagneti­ sche Kopplungsvorrichtungen, also gegebenenfalls n Übertragungsinduktivitäten, die durch die Haut an n Induktivitäten eines Empfängerimplantates gekoppelt sind. Wenn auch eine solche Konzeption theoretisch denkbar ist, so ist sie doch praktisch nur schwer akzep­ tabel. Es ist nicht leicht, eine Anordnung vorzusehen, die bei einem Minimum an Raum ein Übersprechen zwi­ schen den n Kanälen vermeidet und die nicht eine ex­ trem genaue Plazierung auf der chirurgischen Ebene erfordert.

Jede Zone der Schnecke wird, in ihrer Längsrichtung gesehen, durch eine spezielle, ihr entsprechende Tonfre­ quenz wahlweise ins Spiel gebracht und gibt dem Ge­ hirn eine Schallempfindung, die dieser Frequenz ent­ spricht. Man kann also annehmen, daß es möglich ist, ein gewisses Niveau der Unterscheidung von Tönen, Wor­ ten und Musik dadurch wiederherzustellen, daß man gewisse Zonen der Schnecke durch Signale stimuliert, die ihrerseits gemäß den Haupt-Frequenzbändern der empfangenen Töne verschieden sind. Die physiologisch angepaßten Signale können dann jedes für sich elektro­ magnetisch übertragen werden, um eine spezielle Elek­ trode zu erregen, die in der Schnecke angeordnet ist. In unmittelbarer Nähe der erregten Elektrode kann eine Masseelektrode angeordnet werden; es ist jedoch durch einen Aufsatz in der Zeitschrift "La Recherche", Band 6, Nr. 56, Mai 1975, bekannt, daß man ebensogut auch ohne eine in die Schnecke implantierte Masseelektrode auskommen kann, wenn man in der Schnecke dielektri­ sche Trennwände anordnet, um elektrisch dichte Fächer zu bilden, was es ebensogut ermöglicht, fraktioniert und selektiv begrenzte Anteile des Hörnerves zu stimulie­ ren.

Aus der US-Zeitschrift: IEEE journal of Solid-State Circuits, Vol. SC-10, No. 6, Dec. 1975, S. 472-479 und der US-Zeitschrift: Electronics, Vol. 48, No. 4, Feb. 1975, S. 38-40 sind Schaltungen bekannt, bei denen die Be­ triebsenergie durch eine Induktanz und die Information durch Ultraschall zugeführt wird. Dadurch sollen Inter­ aktionen zwischen den Signalen vermieden werden und damit eine bessere Toleranz gegenüber den Abwei­ chungen zwischen den Übertragungsmitteln und den Informationsmitteln gewonnen werden. Die jeder Elek­ trode zugeordnete lnformation wird in Form einer Im­ pulsserie übertragen, die eine Amplitude repräsentiert. Ein implantierter Wandler verwandelt die numerischen Impulse in eine analoge Form, um die betreffende Elek­ trode zu steuern. Die Impulse werden durch Spannungs­ änderung moduliert, jedoch ohne Modulierung der Im­ pulsdauer.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltung für eine Hörprothese, wie sie aus der US-PS 34 49 768 bekannt ist, so weiterzubilden, daß die Ener­ gieübertragung auf das Empfängerimplantat mit einer einzigen Spule möglich ist.

Die zur Lösung dieser Aufgabe geschaffene Schal­ tung ist gekennzeichnet durch einen Satz von n Elektro­ den, die an n verschiedenen Punkten der Schnecke im­ plantiert sind, wobei die Punkte so gewählt sind, daß bei ihrer Erregung durch die Elektroden die Identifizierung von n verschiedenen, im hörbaren Bereich liegende Fre­ quenzen durch das Gehirn möglich ist, einen äußeren Sender mit ersten Analysemitteln zur aufeinanderfol­ genden Analyse von n physiologischen Impulssignalen, deren Mindest-Impulsdauer t ist, zweiten Analysemit­ teln zum Analysieren des durch ein Mikrofon empfan­ genen Schall-Informationssignals, wodurch n Analysesi­ gnale gebildet werden, deren Frequenzen den n durch das Gehirn identifizierbaren Frequenzen entsprechen, Behandlungsmitteln zur Behandlung der Analysesignale zur Formung der physiologischen Impulssignale und Übertragungsmitteln zur Übertragung eines hochfre­ quenten Signales durch die Haut mittels einer einzigen Sender-Induktanz, wobei das hochfrequente Signal durch Kurzsignale moduliert ist, die die aufeinanderfol­ genden physiologischen Impulssignale enthalten und je­ des Kurzsignal wenigstens n aufeinanderfolgende Im­ pulse aufweist, von denen jeder für eine der n Elektro­ den bestimmt ist und jeder Impuls eine Impulsdauer t hat, die durch die Energie charakterisiert ist, die auf die Elektrode zu übertragen ist, für die er bestimmt ist und ein Empfängerimplantat, das durch die von ihm empfan­ genen Signale derart mit Energie speisbar ist, daß eine ausreichende Leistung bereitgestellt wird, wozu eine einzige Eingangs-Induktanz, die auf einen elektroni­ schen Schaltkreis zur Entnahme der in dem hochfre­ quenten Signal enthaltenen Energie abgestimmt und an diesen Schaltkreis angekoppelt ist, mit einem elektroni­ schen Schaltkreis für die Speicherung dieser Energie kombiniert ist.

In den Unteransprüchen 2 bis 11 sind vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen angegeben.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Er­ findung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 ein schematisches Schaltbild des Senders,

Fig. 2 ein schematisches Schaltbild des Empfängerim­ plantats und

Fig. 3 verschiedene graphische Darstellungen von bei der Sendung und beim Empfang vorkommenden Signa­ len.

In Fig. 1 sind die den Sender bildenden Schaltkreise dargestellt. Ein Mikrofon 1 ist an einen Verstärker 2 gekoppelt, dessen Ausgang an einen Dynamikregler 3 angekoppelt ist.

Die Aufgabe des Dynamikreglers 3 ist die Anpassung der Dynamik des Schall-lnformationssignals an die Dy­ namik des Ohres. Ein Geräusch, das z. B. zwischen 40 dB (Hörschwelle) und 100 dB (Schmerzgrenze) variiert, wird im Schaltkreis 3 abgeschwächt, um einen Bereich von 4 dB zu erhalten. Diese Abschwächung ist in jedem Moment derart proportional zu der empfangenen mo­ mentanen Lautstärke, daß der Empfindungsmaßstab im Gehirn nicht deformiert wird (eine derartige Abschwä­ chung wird bei Personen mit normalem Gehör durch das Trommelfell und das Mittelohr bewirkt). Der Dyna­ mikregler 3 enthält in bekannter Weise einen Analog- Detektor für die Größe der Amplitude, einen Rechner zur Ermittlung eines numerischen Steuersignals auf­ grund des von dem Detektor gelieferten Analogwertes und einen analog-numerischen Multiplikator, der das von dem Verstärker 2 gelieferte Analogsignal in ein Amplitudensignal umwandelt, das durch das numerische Steuersignal moduliert ist (die inneren Schaltkreise des Dynamikreglers sind nicht dargestellt).

Der Dynamikregler 3 ist an den Eingang einer Auflösungsschaltung 4 für das verstärkte und durch den Dy­ namikregler abgeschwächte Schall-Informationssignal gekoppelt. Die Auflösungsschaltung zerlegt dieses Si­ gnal in n Signale, deren Frequenzen fi n Frequenzen entsprechen, die durch das Gehirn identifiziert werden können. Zu diesem Zweck ist die Schaltung 4 mit n Filtern F 1, F 2,... Fn ausgerüstet, die jeweils n korre­ spondierenden Frequenzen zugeordnet sind, die den n Frequenzen fi entsprechen, die durch das Gehirn mit Hilfe von n Elektroden im Empfängerimplantat identifi­ zierbar sind. Zum Beispiel kann die Schaltung 4 minimal acht Filter (für acht implantierte Elektroden) enthalten. Diese Filter gestatten die Zerlegung eines Bandes, das die für das Verstehen nötige Information enthält und sich z. B. zwischen 300 und 3000 Hz erstreckt, wobei die identifizierbaren Frequenzen mit Hilfe einer Transposi­ tion des Frequenzspektrums in einem Band zwischen 100 und 10 000 Hz liegen können.

Der Schaltkreis 4 ist mit seinem Ausgang an zwei Schaltkreise angeschlossen, nämlich einen Schaltkreis 5 zur Amplitudenmessung und einen Schaltkreis 8 zur Bil­ dung physiologischer Signale oder, anders ausgedrückt, jeder Filter des Schaltkreises 4 ist an seinem Ausgang an einen zugeordneten Energiebewerter SE des Schalt­ kreises 5 gekoppelt, sowie an einen zugeordneten Mo­ dulator GP des Schaltkreises 8.

Im übrigen sind die Schaltkreise SE1, SE2,... SEn des Netzes 5 mit ihrem Ausgang an einen Multiplexer (Mehrkanal-Gerät) 6 angeschlossen, während die Schaltkreise GP1, GP2,... GPn des Netzes 8 mit ihrem Ausgang an einen anderen Multiplexer 9 angekoppelt sind. Die vorher erwähnten Mittel zur Signalanalyse be­ stehen aus dem Multiplexer 9.

In dem Netz 5 bildet jeder Energiebewerter SE das analoge Mittel der Amplituden der Signale, die er von jedem Filter F erhält, an den er zwischen zwei durch die sequentiell arbeitenden, zugleich den Multiplexer 6 bil­ denden Analysemittel bewirkten Anwählvorgängen an­ geschlossen ist. Die analogen Signale, die der Multiple­ xer 6 bildet, werden in dem Analog-Digital-Umformer 7 in numerische Signale umgewandelt.

jeder Schaltkreis GP des Netzes 8 wird durch das durch Auflösung gebildete Frequenzsignal aktiviert, das von dem Filter F kommt, an den er angeschlossen ist. jeder "Modulator" GP ist ein Generator für ein ange­ paßtes physiologisches Signal (mehrere solcher physio­ logischen Signale sind in Fig. 3 dargestellt). Die von den Schaltkreisen GP1, GP2,... GPn gelieferten physiolo­ gischen Signale sind Impulssignale, wobei die Impulse eine Mindestdauer t haben und mit relativ langen Ruhe­ zeiten r abwechseln. Die Werte t und r werden ausge­ hend von im Laboratorium durchgeführten physiologi­ schen Untersuchungen genau bestimmt. Die Dauer der Impulse kann z. B. zwischen 0,2 und 0,4 ms liegen, wäh­ rend die Ruhezeit in der Größenordnung von 0,5 ms liegen kan. Die Amplitude der Impulse des physiologi­ schen Signals ist konstant und entspricht einem Maxi­ malwert. Es wurde gesagt, daß jeder Schaltkreis GP durch das Ausgangssignal des Filters F, mit dem er ver­ bunden ist, aktiviert wird; tatsächlich weist der Multiple­ xer 9 im Verlauf der sequentiellen Analyse das Vorhan­ densein oder Nichtvorhandensein eines hohen Niveaus am Ausgang des angewählten Schaltkreises GP nach entsprechend der Zusammensetzung des Schall-Infor­ mationssignals, das durch das Mikrofon aufgefangen wurde und entsprechend der Form des gebildeten phy­ siologischen Signals.

Der Analog-Digital-Umformer 7 und der logische Multiplexer 9 sind an ihrem Ausgang mit einem logi­ schen Schaltkreis 11 (L) gekoppelt, der im übrigen die sequentielle Analyse synchron steuert, die durch die bei­ den Multiplexer 6 und 9 ausgeführt wird (Steuerleitung cm). Gleichzeitig steuert der logische Schaltkreis 11 (Steuerleitung cm′) die Justierungsblocks R 1, R 2,... Rn des Anpassungsnetzes 10.

Die Funktion des Anpassungsnetzes 10 hängt von der speziellen Vorjustierung für jeden Patienten und jede Ausrüstung ab. Tatsächlich hängt die Wirksamkeit einer in die Schnecke eines Patienten implantierten Elektrode von der Zahl der lebenden Zellen bei diesem Patienten und von der Art und Weise ab, in der die Elektrode implantiert wurde; es ist deshalb nötig, die gewonnenen und für eine spezielle Elektrode bestimmten Größen zu korrigieren. Man führt deshalb nach der Implantation zunächst eine Justierung der Blocks R 1, R 2... Rn unter Mitarbeit des Patienten durch. Wenn die Signale am Ausgang der zugeordneten Schaltkreise GP und SE analysiert sind, liefert der angewählte Block R eine Kor­ rektur- bzw. Anpassungs-Multiplikationsgröße, die auf den logischen Schaltkreis 1 1 übertragen wird.

In dem logischen Schaltkreis 11 werden die von dem Multiplexer 9, dem Analog-Digital-Umformer 7 und dem Anpassungsnetz 10 gelieferten Größen behandelt, um ein aus Impulsen bestehendes Kurzsignal st zu bil­ den, z. B. ein Signal, wie es in Fig. 3 dargestellt ist. Impulse dieses Signales sind extrem kurz (der Impuls io entspricht der Analyse von sp1), wenn das analysierte physiologische Signal auf niedrigem Niveau liegt und werden hinsichtlich ihrer Breite moduliert (der Impuls io entspricht der Analyse von sp2), wenn das physiologi­ sche Signal auf hohem Niveau liegt. Die Breite eines Impulses, wie z. B. des Impulses ic, ist eine Funktion des Wertes des numerischen Signals, das durch den Analog- Digital-Umformer 7 geliefert wird und eine Funktion der Korrekturzahl, die durch das Anpassungsnetz 10 geliefert wird. Anders gesagt: Die in einem Impuls, wie z. B. dem Impuls ic, enthaltene Information ist eine In­ formation mit korrigierter Amplitude.

Das Impulssignal st wird auf den Eingang eines Gat­ ters 14 übertragen; es bildet die Bedingung für die Über­ tragung des hochfrequenten, von dem Oszillator 13 ge­ lieferten Signals "so" durch dieses Gatter. Die Träger­ frequenz der Schwingung liegt vorzugsweise in der Größenordnung von 3 MHz. Das Gatter 14 ist an die lnduktanz 15 des Senders gekoppelt. (Die Induktanz 15 ist in Form eines Kreises dargestellt; diese Form ist angepaßt an die Form der Antenne, die diese Induktanz bildet und die über einen flexiblen Draht mit einem tragbaren Senderkasten verbunden und auf dem Bügel einer vom Patienten getragenen Brille montiert ist; die exakte Lage dieser Antenne, die im Verlauf von post­ operativen Versuchen ausgewählt wird, wird bestimmt vom Ort des Empfängerimplantats, auf das sie sowohl die Energie als auch die zur Verständigung erforderliche Information überträgt.) Damit ein physiologisches Signal erhalten wird, das vom Gehirn wahrgenommen wird, muß dieses minde­ stens eine minimale Impulsdauer t aufweisen. Dies be­ deutet, daß die Untersuchungs- bzw. Abtastfrequenz F < l/t sein muß. Dies bedeutet, daß ein Impuls des phy­ siologischen Signals während seiner Dauer mehrmals analysiert wird. Wenn beispielsweise für t der geringste Wert 0,2 ms beträgt, wird der Impuls von der Zeitdauer t viermal untersucht, wenn man eine Untersuchungsfre­ quenz von 20 kHz verwendet. Diese Wahl wird in Ab­ hängigkeit von der Integrationszeit des Ohres getroffen.

In Fig. 1 ist auch ein Schaltkreis 12 dargestellt; es han­ delt sich hierbei um einen Hörbereitschaftskreis mit sehr geringem Verbrauch, dessen Aufgabe die Begren­ zung des Energieverbrauches ist. Zu diesem Zweck ist der Hörbereitschaftskreis 12 an den Ausgang der Schaltkreise GP 1, GP 2... GPn angekoppelt und weist das Auftreten eines Ausgangssignals dieser Schaltkreise nach und erregt die Senderschaltkreise erst im Augen­ blick des Nachweises eines Signals. Anders gesagt ist die elektrische Speisung der Senderkreise normalerweise unterbrochen und diese treten erst in Tätigkeit, wenn der logische Schaltkreis in Abhängigkeit von einem An­ wesenheitssignal p, das durch den Hörbereitschaftskreis 12 geliefert wird, eine Bedingung d anzeigt (in der Tat kommen selbst im Verlauf einer Unterhaltung zahlrei­ che Unterbrechungen vor, wobei das Geräuschniveau sehr häufig unter die Empfindlichkeitsschwelle der Mi­ krofon-Filter-Anordnung fällt; außerdem liegt aufgrund der Eigenschaften der Sprache und des physiologischen Signals die Dichtheit der zu übertragenden Impulse we­ sentlich unterhalb von 100%).

Es wurde im Vorstehenden mehrmals auf die in Fig. 3 dargestellten Kurven eingegangen. Die Kurven sp1, sp2, sp3 und spn sind Beispiele für Signale, wie sie am Aus­ gang der Schaltkreise GP 1, GP 2, GP 3 und GPn auftre­ ten können. Gemäß diesen Beispielen ist nur der durch den Filter F 1 und den Schaltkreis GP 1 gebildete Kanal nicht aktiv. Zur Zeit tex einer Untersuchung (Analyse) wird sich die sequentielle Analyse am Ausgang des logi­ schen Schaltkreises in eine Folge von Impulsen überset­ zen, die das Kurzsignal st bilden, da ja:
sp1 auf niedrigem Niveau (1) liegt, was einen Impuls io von kurzer Dauer ergibt,
sp2 auf einem hohen Niveau (2) liegt, was einen lan­ gen Impuls ic gibt, dessen Dauer eine Funktion der Multiplikatoren ist, die von dem Umformer 7 und dem Netz 10 geliefert werden,
sp3 und spn auf niedrigem Niveau (3) und (n) liegen, was zwei Impulse vom Typ io ergibt.

Als Zahlenbeispiel sei angegeben, daß die Impulse io eine Dauer in der Größenordnung einer Mikrosekunde und die Impulse ic eine Dauer von 10 µs haben können.

Das Kurzsignal st ist in Fig. 3 mit zwei zusätzlichen Impulsen if und ia dargestellt. Der Impuls if ist ein Im­ puls für das Ende der Ubertragung und demgemäß für das Ende der Analysensequenz. Dieser Impuls spielt ei­ ne Rolle in dem Empfängerimplantat, die weiter unten erläutert werden wird und wird außerdem im Sender selbst benutzt, um den logischen Schaltkreis in der War­ testellung auf ein Anwesenheitssignal p, das von dem Hörbereitschaftskreis abgegeben wird, zu halten und um die anderen Schaltkreise des Senders in den Ruhezu­ stand zu versetzen. Der andere Impuls ia von relativ großer Dauer dient dazu, den Anfang einer Analysense­ quenz zu markieren und erscheint demzufolge an der Sequenz, die derjenigen folgt, die in der Kurve darge­ stellt ist. Die Impulse if und ia werden von dem logi­ schen Schaltkreis gebildet, dessen Taktgeber übrigens aus dem Oszillator 13 bestehen kann; wie es die entspre­ chende Verbindung is in Fig. 1 zeigt. Die Rolle des Im­ pulses ia wird nachfolgend erläutert; die Zeit tr, die den Impuls ia von dem Impuls if trennt, der im Verlauf der vorhergehenden Analyse gebildet wurde, ist verhältnis­ mäßig lang, aus Gründen, die ebenfalls nachfolgend dar­ gelegt werden.

In Fig. 2 ist ein Blockschaltbild des Empfängerimplan­ tats dargestellt. Dieses Blockschaltbild ist sehr stark ver­ einfacht, da sich die wesentlichen Schaltkreise im Sen­ der befinden. Das Empfängerimplantat enthält eine Ein­ trittsinduktanz 16, einen Wähler (S), dessen Ausgänge e 1, e 2,... en an n Elektroden angekoppelt sind, einen Kanal-Demodulator 18 (DV), einen auf Null zurückstel­ lenden Integrator 19 (IO) (Nullintegrator) und einen Fil­ tergleichrichter 17 (RF) mit einem an seinem Ausgang angeordneten Speicherkondensator C.

Vorstehend wurde gesagt, daß Vorkehrungen getrof­ fen sind, damit das Empfängerimplantat durch die von ihm aufgefangenen Signale gespeist wird. Es wurde auch erklärt, daß das übertragene Signal ein Signal ho­ her Frequenz ist, dessen Umhüllung durch das Kurzsi­ gnal st gegeben ist. Die Reste des empfangenen hoch­ frequenten Signales gestatten die Selbstspeisung des Empfängerimplantats durch Gleichrichtung und Filte­ rung des hochfrequenten Signals und Speicherung des so gebildeten kontinuierlichen Signals im Kondensator C. Da es nötig ist, den Kondensator Cvor jeder Demo­ dulation des Kurzsignales aufzuladen, geht dem Kurzsi­ gnal der Impuls ia voraus, wie dies in Fig. 3 bei der Kurve st gezeigt ist. Es versteht sich von selber, daß alle Impulse der Kurzsignale für die Aufladung des Konden­ sators C genutzt werden.

Der Schaltkreis 18 ist ein Kanal-Demodulator. An­ ders ausgedrückt, steuert der Schaltkreis 18 die sequen­ tielle Auswahl der in die Schnecke eingepflanzten Elek­ troden durch Phasensteuerung des Wählers S. Die Steuerung findet an der Vorderfront der Kurzimpulse statt: In der Kurve st nach Fig. 3 ist die Zeit (Wahlzeit) se1 dargestellt, in der die mit dem Leiter e 1 am Ausgang des Wählers 20 verbundene Elektrode angewählt ist und die Zeit se2, in der die mit dem Leiter e 2 verbundenen Elektrode angewählt ist. Der Demodulator 18 wird über den Leiter adv gespeist.

Wenn eine Elektrode ausgewählt ist, wird sie von dem Speicherkondensator C aus über einen Leiter ae ge­ speist. Die übertragene Energie, ist also eine Funktion der Dauer des Kurzimpulses, der in der Wahrheit ent­ halten ist. Es sei bemerkt, daß alle nacheinander ausge­ wählten Elektroden gespeist werden, unabhängig von dem Resultat der im Sender stattfindenden sequentiel­ len Analyse. Es kann aber z. B. die Zeit se1, die die Analyse eines Impulses io von niedrigem Niveau ein­ schließt, so sein, daß die auf die Elektrode übertragene Energie die Ansprechschwelle des Hörnerves nicht er­ reicht.

Der Wähler 20 (S) enthält einen Blindkanal und die Zeit tr, die dem Impuls if folgt und das Ende der Wahl­ zeit sen der n ten Elektrode markiert, wird durch den Nullintegrator (tO) vorgegeben, der den Übergang des Wählers auf seinen Blindkanal steuert. Der Nullintegra­ tor 19 wird über die Leitung aio gespeist.

Die vorstehende Beschreibung dient lediglich nicht einschränkenden Erläuterungszwecken. Es können An­ derungen vorgesehen werden, ohne daß deshalb der Rahmen der Erfindung verlassen wird.

Claims (11)

1. Schaltung für eine Hörprothese, mit in die Schnecke des menschlichen Hörapparates implan­ tierten Elektroden, einem Empfängerimplantat und einem äußeren, indirekt durch die Haut induktiv an das Empfängerimplantat gekoppelten Sender, ge­ kennzeichnet durch einen Satz von n Elektroden, die an n verschiedenen Punkten der Schnecke im­ plantiert sind, wobei die Punkte so gewählt sind, daß bei ihrer Erregung durch die Elektroden die Identifizierung von n verschiedenen, im hörbaren Bereich liegende Frequenzen durch das Gehirn möglich ist, den äußeren Sender mit ersten Analy­ semitteln zur aufeinanderfolgenden Analyse von n physiologischen Impulssignalen, deren Mindest- Impulsdauer t ist, zweiten Analysemitteln zum Analysieren des durch ein Mikrofon empfangenen Schall-Informationssignals, wodurch n Analysesi­ gnale gebildet werden, deren Frequenzen den n durch das Gehirn identifizierbaren Frequenzen entsprechen, Behandlungsmitteln zur Behandlung der Analysesignale zur Formung der physiologi­ schen Impulssignale und Übertragungsmitteln zur Übertragung eines hochfrequenten Signales durch die Haut mittels einer einzigen Sender-Induktanz, wobei das hochfrequente Signal durch Kurzsignale moduliert ist, die die aufeinanderfolgenden physio­ logischen Impulssignale enthalten und jedes Kurz­ signal wenigstens n aufeinanderfolgende Impulse aufweist, von denen jeder für eine der n Elektroden bestimmt ist und jeder Impuls eine Impulsdauer t hat, die durch die Energie charakterisiert ist, die auf die Elektrode zu übertragen ist, für die er bestimmt ist und das Empfängerimplantat, das durch die von ihm empfangenen Signale derart mit Energie speis­ bar ist, daß eine ausreichende Leistung bereitge­ stellt wird, wozu eine einzige Eingangs-Induktanz, die auf einen elektronischen Schaltkreis zur Ent­ nahme der in dem hochfrequenten Signal enthalte­ nen Energie abgestimmt und an diesen Schaltkreis angekoppelt ist, mit einem elektronischen Schalt­ kreis für die Speicherung dieser Energie kombi­ niert ist.

2. Schaltung für eine Hörprothese nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch im Sender (Fig. 1) außerdem enthaltene Mittel (SE) zur Messung der mittleren Energie eines jeden der n durch Zerlegung des Schall-Informationssignales zwischen zwei durch die Mittel zur aufeinanderfolgenden Analyse durchgeführte aufeinanderfolgende Analysen ge­ wonnenen Signale und durch Multiplikationsmittel, mit denen innerhalb eines Kurzsignales die Dauer des Impulses, der für die Elektrode bestimmt ist, deren Ort in der Schnecke die Identifizierung der Frequenz (fi) gestattet, auf einen Wert bringbar ist, der der mittleren Energie proportional ist, die für das von der durch Zerlegung des Schall-Informa­ tionssignales gewonnene Signal mit der Frequenz (fi) ermittelt wurde.

3. Schaltung für eine Hörprothese nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Empfängerim­ plantat (Fig. 2) unter anderem einen Gleichrichter­ filter (17) aufweist, der an die einzige Eingangsin­ duktanz (16) gekoppelt ist und der mit seinem Aus­ gang an einen Speicherkondensator (C) gekoppelt ist, wobei die aus dem Gleichrichterfilter und dem Speicherkondensator bestehende Gesamtheit den Speisungskreis für die Bestandteile des Empfänger­ implantates bildet, wobei dieser Schaltkreis seiner­ seits durch das hochfrequente Wechselstromsignal gespeist wird, das in vom Kurzsignal definierten Bestandteilen empfangen wird.

4. Schaltung für eine Hörprothese nach den An­ sprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender auch Mittel enthält, um in jedem Kurzsignal einen Startimpuls (ia) für die Übertragung zu bil­ den, dessen Dauer genügend groß ist, um durch Gleichrichtung und Filterung des hochfrequenten Wechselstromsignals, das er enthält, die Ladung des Speicherkondensators auf eine Höhe zu brin­ gen, die für die anfängliche Speisung der Bestand­ teile des Empfängerimplantats ausreichend ist.

5. Schaltung für eine Hörprothese nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Empfängerim­ plantat im wesentlichen einen Wähler (S) für die aufeinanderfolgende Verbindung mit den n Elek­ troden und einen Kanal-Demodulator enthält, der das Weiterschalten des Wählers steuert und damit die Erregung der n Elektroden in Abhängigkeit von der Information an mittlerer Energie, die in jedem der n Impulse des Kurzsignales enthalten ist.

6. Schaltung für eine Hörprothese nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode der Ordnung i unter den n implantierten Elektroden durch die Schließung eines Schaltkrei­ ses in Abhängigkeit von dem Kanal-Demodulator des Empfängerimplantates erregt wird, welcher Schaltkreis im Wähler die Elektrode mit dem Aus­ gang des Speisungskreises verbindet, der aus dem Gleichrichterfilter und dem Speicherkondensator besteht, und zwar während der Dauer des Impulses von der Ordnung i unter den n charakteristischen Impulsen des Kurzsignales.

7. Schaltung für eine Hörprothese nach den An­ sprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die im Sender befindlichen Mittel zur aufeinanderfol­ genden Analyse im wesentlichen durch einen Mul­ tiplexer (9) gebildet sind, der in Abhängigkeit von einem logischen Schaltkreis (L) angeordnet ist, wel­ cher Multiplexer nacheinander die Ausgänge von n Signalbildnern (GP) für physiologische Signale mit dem logischen Schaltkreis verbindet, wobei jeder Signalbildner an den Ausgang eines von n Filtern (F) für die Zerlegung des durch das Mikrofon (1) aufgefangenen Schall-Informationssignales ange­ schlossen ist und diese Filter n Frequenzen zuge­ ordnet sind, die in einer Tonleiter enthalten sind, die die für eine Verständigung nötige Information ent­ hält und die den n Frequenzen entspricht, die mit Hilfe von n in die Schnecke implantierten Elektro­ den indentifizierbar sind und daß Einrichtungen (3) vorgesehen sind, mit denen vor der Filterung die Dynamik des Schall-Informationssignales durch Abschwächung an die Dynamik des Ohres ange­ paßt wird.

8. Schaltung für eine Hörprothese nach den An­ sprüchen 1, 2 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Messung der mittleren Energie eines jeden der n durch Zerlegung des Schall-Informa­ tionssignales gewonnenen Signale im wesentlichen aus einem Netz (5) aus n Integratoren oder Ener­ giebewertern (SE), von denen jeder an den Aus­ gang eines von n Filtern (F) angekoppelt ist und aus einem zweiten Multiplexer (6) besteht, der durch den logischen Schaltkreis (11) synchron mit dem ersten Multiplexer (9) gesteuert wird, wobei dieser zweite Multiplexer (6) die Ausgänge der n Energie­ bewerter (SE) nacheinander mit diesem logischen Schaltkreis verbindet, und zwar über einen Analog- Digital-Umformer (7), der nacheinander n erste Multiplikationszahlen liefert, die eine Funktion der n ermittelten mittleren Energien sind, wobei die im logischen Schaltkreis (11) enthaltenen Multiplika­ tionsmittel diese n Multiplikationszahlen verwen­ den, um die Dauer der n Impulse zu modifizieren, die die nacheinander erfolgenden Analysen der n Signalbildner (GP) für die physiologischen Signale darstellen.

9. Schaltung für eine Hörprothese nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender außerdem ein Anpassungsnetz (10) aus Einregulierungsblocks (R) aufweist, die nacheinan­ der und synchronisiert mit dem ersten (9) und dem zweiten Multiplexer (6) angewählt werden, wobei diese Blocks n zweite Multiplikationszahlen liefern, die eine Funktion der Wirksamkeit der n in die Schnecke implantierten Elektroden sind, wobei die Multiplikationsmittel diese n zweiten Multiplika­ tionszahlen benutzen, um die Dauer der n Impulse zu modifizieren, die die nacheinander erfolgenden Ermittlungen der n Signalbildner für die physiologi­ schen Signale charakterisieren.

10. Schaltung für eine Hörprothese nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungs­ mittel im wesentlichen aus einem Hochfrequenz-Os­ zillator (13) bestehen, der über ein Gatter (14) an die einzige Induktivität (15) des Senders gekoppelt ist, wobei die Durchlaßbedingung des Gatters durch die oberen Niveaus der Impulse des Kurzsi­ gnales (st) gebildet ist und wobei der Hochfre­ quenz-Oszillator eventuell als Quelle für die Bil­ dung der Taktgebersignale benutzt wird, die für die Funktion des logischen Schaltkreises (11) nötig sind.

11. Schaltung für eine Hörprothese nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender außerdem einen Hörbereitschafts- Schaltkreis (12) aufweist, dessen Eingang an den Ausgang der n Signalbildner (GP) für physiologi­ sche Signale gekoppelt ist und dessen Ausgang an den logischen Schaltkreis (11) gekoppelt ist, wobei dieser ab dem Zeitpunkt der Feststellung einer Ak­ tivität am Ausgang eines der Signalbildner, welche Feststellung durch einen Anwesenheitsimpuls am Ausgang des Hörbereitschafts-Schaltkreises zum Ausdruck kommt, ein Startsignal liefert für eine Tätigkeit der Senderschaltkreise für eine Dauer, die einer einzigen Analysensequenz äquivalent ist und wobei der logische Schaltkreis am Ende des Kurzsi­ gnales ein Signal (if) für die Beendigung der Über­ tragung bildet, das auf das Empfängerimplantat übertragen wird und in diesem benutzt wird, um die Funktion eines auf Null zurückstellenden Integra­ tors (Nullintegrator) des Wählers (S) in Gang zu setzen und wobei Einrichtungen vorgesehen sind, um eine relativ lange Ruhezeit (tr) herbeizuführen zwischen dem Impuls (if) für das Ende der Übertra­ gung eines Kurzsignales (st) vom Rang p und dem Impuls (ia) für den Anfang der Übertragung des Kurzsignales (st) vom Rang (p + 1), während der Hörbereitschafts-Schaltkreis (12) dauernd eine eventuelle Aktivität am Ausgang eines der Signal­ bildner (GP) für physiologische Signale überwacht und gegebenenfalls nachweist.